笔者序:2023年,上海利格泰生物科技股份有限公司正式上市了首款国产人工韧带。交叉韧带重建无疑是运动医学一直讨论的热点和焦点。鉴于交叉韧带重建技术的复杂性和重要性,笔者认为有必要对交叉韧带重建历史和人工韧带历史做一些梳理。期间会探讨韧带重建历史沿革、相关经验和教训积累、对后续技术展望。笔者认为,充分了解历史和技术形成过程,对现在技术的认识将起到重要的借鉴作用。本系列将分为《交叉韧带重建历史》和《人工韧带》两个专题探讨。这个系列是写给运动医学专科医生看的。希望同行能不吝赐教,一起探讨,其目的是更好地服务患者。
《交叉韧带重建历史》
交叉韧带
维持人体膝关节稳定主要有四根韧带:前交叉韧带\后交叉韧带\内侧附韧带\外侧附韧带(ACL\PCL\MCL\LCL)。其中前后交叉韧带我们习惯简称交叉韧带。这是非常常见的运动损伤。经常在一些体育运动中能发生。
2019年6月14日NBA总决赛,勇士主场迎战猛龙,克雷汤普森快攻扣篮受干扰,落地时左膝受伤。
关于交叉韧带已知最早的描述大约有5000年的历史。在Smith Papyrus(公元前3000年)中提到了膝盖的解剖结构。古希腊医圣希波克拉底(Hippocrates 公元前460-377年)描述了膝关节半脱位,并将其与韧带损伤联系起来。几乎 200年后,古罗马盖伦名医(Galen公元前200 - 130年)是第一个详细描述解剖结构的学者, 稳定膝盖的软组织结构。盖伦认为,软组织对膝关节的稳定非常重要,而韧带是用于稳定关节并限制异常运动。在央视纪录片《手术两百年》中,对盖伦的解剖学上的贡献有完整的描述。
《手术两百年关于盖伦的描述》(影像来自网络)
膝关节内紊乱“INTERNAL DERANGEMENT OF THE KNEE”
对膝关节不稳早期的描述是用“INTERNAL DERANGEMENT OF THE KNEE”。
这个词是由Hey在1782年使用的,主要描述了与膝关节运动有关的问题(1)。在麻醉没有普及之前,手术干预是极其有限的,Hey提倡延长固定时间。尽管他的出版物更多地关注半月板病理,而不是交叉韧带损伤,但“膝关节内部紊乱”随后被用于指定与交叉韧带损伤相关的功能不全,这种状况持续了将近200年。
1836年,来自德国的Weber兄弟(2)对关节运动的力学进行了详细的描述,阐明了关节内结构的功能,以及关节周围结构的重要性。他们进行了生物力学研究,并研究了膝关节中胫骨的异常运动(2),这是首次描述与交叉韧带损伤相关的异常运动。Weber兄弟也是第一个详细阐述前交叉韧带的不同解剖束,即前内侧束和后外侧束的人(这个研究一直影响了后面韧带重建的方法,一直到本世纪初,学者们才开始在重建前交叉韧带术中习惯重建前内加后外束)。很明显,运动学缺陷是骨关节病发生的部分原因,大约50%的患者在交叉韧带损伤后10-15年发生骨关节病。
前交叉韧带前内后外束的解剖认识
1845-1853年,来自法国里昂的外科医生Bonnet发表了大量的解剖研究,这种基于尸体解剖的膝关节的韧带损伤机制(3,4)。他做了一些重要的观察,这些观察至今仍是正确的,比如血肿的相关性。而交叉韧带断裂的事实是前交叉韧带最常见,通常是从股骨止点断裂,而不是胫骨止点。后来的研究揭示了,在未成年人的前交叉韧带损伤中,很多是胫骨止点撕脱。这种由较小应力引起的前交叉韧带损伤,常发生在儿童和青少年。
胫骨止点撕脱
膝关节半脱位基本与交叉韧带损伤有关。今天,这被称为“giving-way”的损伤,基本上是用pivot shift轴移试验来对其进行评分。Bonnet(3) 详细介绍膝关节半脱位及其功能。此外,他还研究了内侧副韧带(MCL)合并交叉韧带损伤。有趣的是, 100多年后,人们才充分认识到内侧附韧带(MCL)合并交叉韧带损伤联合治疗的重要性,这种韧带复合损伤通常被认为会导致膝关节功能不完整。一直到二十世纪后,膝关节复合损伤的治疗才被理解。在国内,来自华西医院的李箭教授做了大量的多发韧带损伤研究,提出了膝关节多发韧带损伤脱位华西分期分型诊治体系(Hua Xi-knee dislocation and multiple ligament injury,HX-KDMLI)(5)。
在后来的一篇文章中,Bonnet(4)评估了使用膝关节支具固定不稳的膝关节,这个支具包括胫骨和股骨的铰链装置。在同一份出版物中,他还提到了长期固定的负面影响,并提出了一种促进膝关节的主动和被动运动。在这样的科学背景下, 100多年后,加拿大学者Salter等人对被动主动运动理论进行了详尽的描述 (6). Salter教授是第一个提出“The sooner the joint is moved the better”的学者,这个研究一直到现在也影响关节外科康复的基本原则-早期运动,减少粘连!
Salter关于关节早期运动的研究
几乎同时在1850年,Stark (7)提到了两例前交叉韧带断裂用石膏成功治疗。更重要的是,Stark强调与交叉韧带损伤相关的几个重要临床症状, 如打软腿、半脱位和可听到明显的嘎吱声(7)。
1875年,Noulis(8)第一次描述了用Lachman试验测试膝关节。从那时起,该测试已成为临床评价前交叉韧带断裂的主要方法。Noulis回顾了胫骨的前平移时,膝关节只有轻微的屈曲(一般是20-30°),当股骨被牢牢固定时,另一只手和胫骨一起前后移动。他还注意到,后交叉韧带70°屈曲时胫骨向后位移是明显的,过去十年的研究表明,屈膝70°测试后交叉韧带并不是最佳体位,但临床上固定后交叉韧带时往往是在屈膝70°位置进行。 膝关节的“旋转运动”是由 Meyer在1873年提出,后来被描述为“旋回机制”。这个重要的概念介绍了对膝关节旋转方面的理解,一般认为,膝关节交叉韧带除了前后稳定之外,旋转的稳定也是极其重要考虑的因素。因此,现在通用的膝关节前交叉韧带测试包括:前抽屉实验(测试前后稳定)、Lachman实验和轴移实验(测试旋转稳定)。近年来,一种敏感性更高的Lelli试验,也称作杠杆试验也常在临床使用。这个实验是来自意大利的Alessandro Lelli医生,他通过杠杆原理提出来的。
Lachman试验
轴移试验
杠杆试验
(未完待续)
REFERENCES
1. Hey W. On internal derangement of the knee. In Practical Observations in Surgery.Hansard, London, UK, 1803.
2. Weber W, Weber E. Mechanik der Menischlichen Gehwerkzeuge. Gottingen, Germany,1836.
3. Bonnet A. Traité des Maladies des Articulations. Balliére, Paris, France, 1845.
4. Bonnet A. Traité de Therapeutique des Maladies des Articularies. Balliére, Paris, France,1853.
5. 黄锡豪, 李韬, 赵廷崴,李箭 等. 基于华西分期分型诊治体系治疗膝关节多发韧带损伤脱位的疗效研究. 中国修复重建外科杂志, 2022, 36(1): 1-9. doi: 10.7507/1002-1892.202112064
6. Salter RB, Simmonds DF, Malcoms BW. The biological effect of continuous passive
motion on the healing effect of full thickness defects in articular cartilage: an experimental investigation in the rabbit. J Bone Joint Surg 1980;63A:1232–1251.
7. Stark J. Two cases of ruptured cucial ligaments of the knee joint. Edinburgh Med Surg1850;5:267–271.
8. Noulis G. Entorse de genou. In: Faculté de Medicine Paris. Paris, France: 1875.